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Die
Erfindung betrifft ein Einlaßsystem
einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine.
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Bei
Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wird eine
hohe Leistungsausbeute bei geringem Schadstoffausstoß angestrebt.
Eine der bekannten Maßnahmen
zur Erreichung dieses Ziels besteht darin, in einem Saugrohr der
Brennkraftmaschine, durch das Gas zur Verbrennung in einen Zylinder
der Brennkraftmaschine eingeleitet wird, Steuerelemente beispielsweise
in Form von Klappen oder Leitblechen einzubauen. Die Steuerelemente
begünstigen
die Gemischbildung und Verbrennung, indem sie Einfluß auf Strömungsform
und Turbulenz im Einlaßkanal
und Brennraum nehmen. Erhöhte
Turbulenz im Einlaßkanal
fördert
die Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei Motoren mit Saugrohreinspritzung.
Darüber
hinaus wird eine intensivere Ladungsbewegung im Brennraum bei erhöhter Turbulenz
erzeugt, die die Verteilung des Kraftstoff/Luft-Gemisches unterstützt und
die Verbrennung verbessert. Dadurch kann bei Teillast rückgeführtes Abgas
der Verbrennungsluft zugemischt werden. Der Motor wird entdrosselt
und als Folge davon der Kraftstoffverbrauch vermindert.
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Zur
Beeinflussung des Saugluftstromes ist ein Einlaßsystem bekannt, bei dem ein
rohrförmiges Drosselmittel
in einem Einlaßkanal
einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. In das Rohr sind Ausnehmungen
eingebracht, durch die innerhalb des Rohrs strömendes Gas zu zwei Einlaßventilen
der Brennkraftmaschine strömen
kann.
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Die
bekannten Maßnahmen
zur Turbulenzbildung im Einlaßsystem
sind in ihrer Wirkung nicht immer zufriedenstellend.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einlaßsystem mit verbesserter Gasführung anzugeben
sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bereitzustellen,
bei dem die Ausbildung von Verwirbelungen im Brennraum verbessert ist.
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Diese
Aufgabe wird bezüglich
des Einlaßsystems
durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des
Verfahrens durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
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Es
wird ein Einlaßsystem
vorgeschlagen, bei dem die Brennkraftmaschine mindestens einen Zylinder
mit einem darin geführten
Kolben und mit einem Brennraum umfaßt. Des weiteren ist ein den
Brennraum begrenzender Zylinderkopf mit zwei Einlaßventilen
pro Zylinder vorgesehen. Zwei Einlaßkanäle pro Zylinder führen Gas über die
beiden Einlaßventile durch
den Zylinderkopf hindurch in den Brennraum. In den beiden Einlaßkanälen ist
je ein verstellbares Steuerelement zur Verwirbelung des in den Brennraum
einströmenden
Gases angeordnet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Strömungsverhältnisse
in den beiden Einlaßkanälen separat
voneinander durch die beiden Steuerelemente eingestellt.
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Die
Anordnung und das Verfahren erlauben es, die beiden Steuerelemente
in unterschiedliche Positionen zu bringen. In den beiden Einlaßkanälen des
gleichen Zylinders entstehen unterschiedliche Strömungsverhältnisse,
die sich durch die beiden Einlaßventile
in den Brennraum fortsetzen. Nebeneinander strömen unterschiedliche Teilströme in den Brennraum,
die bei geeigneter Steuerung mehrere Freiheitsgrade bei der Ausbildung
von Wirbeln im Brennraum ermöglichen.
Es können
als "Drall" oder "Tumble" bezeichnete Wirbel
oder eine Kombination davon im Brennraum erzeugt werden. Als "Drall" werden Wirbelformen
bezeichnet, deren Wirbelachse in Strömungsrichtung liegt, während mit "Tumble" solche Wirbel bezeichnet
werden, deren Wirbelachse quer zur Strömungsrichtung liegt.
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Die
Anordnung und das Verfahren sind insbesondere bei aufgeladenen Direkteinspritzer-Motoren
geeignet. Es ist eine Verbesserung des Brennverfahrens erzielbar.
Die Gemischbildung ist verbessert. Die Abgasrückführungsrate kann erhöht werden. Darüber hinaus
ist ein Einsatz auch ohne Verbrennungsluftaufladung sowie bei Saugrohreinspritzern möglich.
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Es
kann zweckmäßig sein,
zwischen beiden Steuerelementen eine Kopplung vorzusehen. Einer gewählten Einstellung
des einen Steuerelementes ist dann eine fest vorgegebene weitere,
ggf. abweichende Einstellung des weiteren Steuerelementes zugeordnet.
Vorteilhaft sind die beiden Steuerelemente zur voneinander unabhängigen Betätigung vorgesehen.
Mittels geeigneter Steuereinrichtungen lassen sich sämtliche
möglichen
Freiheitsgrade der Wirbelbildung ausnutzen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist das Steuerelement ein Drosselelement. Die voneinander abweichenden
Strömungsverhältnisse
in den beiden Einlaßkanälen werden
hier durch unterschiedliche Drosselung, also durch unterschiedliche Einströmgeschwindigkeiten
bzw. -mengen erzeugt. Alternativ oder in Kombination dazu kann es
vorteilhaft sein, daß das
jeweilige Steuerelement ein die Strömungsrichtung des Gases beeinflussendes
Strömungsleitelement
ist. Durch eine damit einhergehende aerodynamische Formgebung läßt sich
eine über den
freien Strömungsquerschnitt
des jeweiligen Einlaßkanals
ungleichmäßige Strömungsverteilung
einstellen. Das zugeordnete Einlaßventil wird ungleichmäßig angeströmt, was
eine gesteuerte Wirbelbildung im Brennraum begünstigen kann.
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In
zweckmäßiger Weiterbildung
liegt das Steuerelement im geöffneten
Zustand vollständig
außerhalb
eines freien Strömungsquerschnittes
vom zugeordneten Einlaßkanal.
Bei bestimmten Betriebszuständen
wie Vollast oder dgl. erfolgt eine vollständig ungedrosselte und in der
Richtung unbeeinflußte Einströmung. In
Kombination mit einem weiteren, teilweise oder ganz geschlossenen
Steuerelement kann die Ausbildung geeigneter Wirbelformen begünstigt werden.
Bei gleichzeitiger vollständiger Öffnung beider
Steuerelemente entfällt
seitens der Steuerelemente jegliche Drosselung, was den Betrieb
bei Vollast begünstigen
kann.
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In
einer bevorzugten Ausführung
verschließt das
Steuerelement im geschlossenen Zustand den freien Strömungsquerschnitt
des zugeordneten Einlaßkanals
vollständig.
Die Frischgasversorgung des Zylinders erfolgt ausschließlich über den
weiteren, nicht verschlossenen Einlaßkanal. Dies begünstigt insbesondere
die Ausbildung eines Dralls im Brennraum.
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In
zweckmäßiger Weiterbildung
liegt eine Schwenkachse des Steuerelementes quer zu einer Kanalachse
des Einlaßkanals,
wobei das Steuerelement als ein um die Schwenkachse beweglicher Drehschieber
mit einem teilzylindrischen Steuerabschnitt ausgebildet ist, und
wobei in einer Kanalwand des Einlaßkanals eine Aufnahmetasche
für den
Steuerabschnitt vorgesehen ist. Mit geringem konstruktiven Aufwand
kann je nach Stellung des Drehschiebers der Einlaßkanal vollständig freigegeben
oder vollständig
verschlossen werden. In beliebigen Zwischenpositionen wirkt der
teilzylindrische Steuerabschnitt nicht nur als Drosselelement, sondern
auch als Strömungsleitelement.
Die Strömung
wird zu der der Aufnahmetasche gegenüberliegenden Kanalwand hin
geleitet und strömt
das nachfolgende Einlaßventil
unsymmetrisch an. Dieser Effekt kann für eine gezielte Wirbelbildung
genutzt werden.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist die Aufnahmetasche bezogen auf eine
Hubrichtung des Kolbens unterhalb des Einlaßkanals angeordnet, wobei eine
Herausschwenkung des Steuerabschnitts des Drehschiebers nach oben
aus der Aufnahmetasche heraus vorgesehen ist. Im halbgeöffneten
Zustand wird die Strömung
im Einlaßkanal
zur Oberseite umgelenkt und strömt
das Einlaßventil
vorrangig nahe der Mitte des Zylinderkopfes an. Bezogen auf die Hubrichtung
des Kolbens strömt
das Frischgas mit einer ausgeprägten
radialen Richtungskomponente ein. Die Ausbildung einer ausgeprägten Verwirbelung wird
begünstigt.
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Die
beiden Steuerelemente sind vorteilhaft in einem direkt an den Zylinderkopf
angrenzenden Steuergehäuse
angeordnet. Zwischen den Steuerelementen und den Einlaßventilen
liegt ein nur kurzer Strömungsweg.
Das bei Zwischenpositionen der Steuerelemente erzeugte, ungleichförmig über den Strömungsquerschnitt
verteilte Strömungsprofil
bleibt zumindest näherungsweise
ungestört
bis zur Einströmung
in den Zylinder erhalten.
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Das
Steuergehäuse
ist bevorzugt symmetrisch aufgebaut und umfaßt insbesondere zwei zueinander
symmetrische Teilgehäuse
für je
ein Steuerelement. Der symmetrische Aufbau ist fertigungstechnisch
einfach zu realisieren. Beide Steuerelemente der beiden Einlaßkanäle weisen
infolge des symmetrischen Aufbaus die gleiche Steuercharakteristik
auf. Die gegenseitige Abstimmung der Strömungsverhältnisse ist vereinfacht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens ist ein Steuerelement vollständig geöffnet und das andere Steuerelement
vollständig
geschlossen. Hierbei bildet sich im Brennraum ein "Drall" aus, dessen Wirbelachse
im wesentlichen der Längsachse
des Zylinders bzw. der Hubrichtung des Kolbens entspricht. In zweckmäßiger Alternative
liegen beide Steuerelemente in gleicher Position und werden insbesondere
teilweise geschlossen. Hierbei bildet sich im Brennraum ein "Tumble" aus, dessen Wirbelachse quer
zur Hubrichtung des Kolbens bzw. zur Zylinderlängsachse liegt. Alternativ
kann es auch zweckmäßig sein,
daß ein
Steuerelement vollständig
geöffnet und
das andere Steuerelement teilweise geschlossen wird. Hierdurch kann
gleichzeitig "Drall" und "Tumble" erzeugt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es
zeigen:
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1 eine
Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Einlaß systems einer Brennkraftmaschine
mit zwei Einlaßkanälen pro
Zylinder und mit je einem separat ansteuerbaren Steuerelement in
den Einlaßkanälen;
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Steuergehäuses zur Aufnahme der Steuerelemente
nach 1;
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3 eine
schematische Längsschnittdarstellung
der Anordnung nach 1 im Bereich des Steuergehäuses mit
vollständig
geöffnetem
Steuerelement;
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4 die
Anordnung nach 3 mit teilweise geschlossenem
Steuerelement;
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5 die
Anordnung nach den 3 und 4 mit vollständig geschlossenem
Steuerelement;
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6 eine
Schemadarstellung des im Zylinder der Anordnung nach 1 ausgebildeten "Dralls" bei einem vollständig geöffneten
und einem vollständig
geschlossenen Steuerelement;
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7 die
Anordnung nach 6 mit zwei gleichartig teilweise
geschlossenen Steuerelementen zur Ausbildung von "Tumble" im Brennraum;
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8 die
Anordnung nach den 6 und 7 mit "Drall" und "Tumble" im Brennraum bei
einem vollständig
geöffneten
und einem teilweise geschlossenen Steuerelement.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Schemadarstellung ein Einlaßsystem
einer turboaufgeladenen, direkteinspritzenden Viertakt-Brennkraftmaschine
im Bereich eines Zylinders 1. Die erfindungsgemäß ausgeführte Brennkraftmaschine
weist mindestens einen solchen Zylinder 1 mit dem zugeordneten
Einlaßsystem
auf. Bei einer mehrzylindrischen Ausführung ist jeder der Zylinder 1 mit
dem gleichen Einlaßsystem
ausgestattet.
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Im
Zylinder 1 ist ein angedeuteter Kolben 2 geführt. Der
Kolben 2 liegt hier nahe seinem unteren Totpunkt, von wo
aus er zyklisch in einer durch einen Pfeil 18 angegebenen
Hubrichtung im Zylinder 1 nach oben und anschließend entgegen
der Hubrichtung 18 nach unten bewegt wird. Der Zylinder 1 ist nach
oben in der Hubrichtung 18 durch einen Zylinderkopf 4 verschlossen.
Durch den Zylinder 1, die Oberseite des Kolbens 2 und
den Zylinderkopf 4 ist ein Brennraum 3 begrenzt.
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Im
Zylinderkopf 4 sind zwei dem gleichen Zylinder 1 zugeordnete
Einlaßventile 5 angeordnet.
Des weiteren führen
zwei separate Einlaßkanäle 7, 8 über je eines
der beiden Einlaßventile 5 durch
den Zylinderkopf 4 hindurch in den gleichen Brennraum 3 des Zylinders 1.
Bei geöffneten
Einlaßventilen 5 wird durch
die beiden Einlaßkanäle 7, 8 Frischluft
zur Verbrennung in den Brennraum 3 eingeleitet und dort
mit direkt in den Brennraum 3 eingespritztem Kraftstoff vermischt.
Es kann auch zweckmäßig sein,
für eine Saugrohreinspritzung
Injektoren in den beiden Einlaßkanälen 7, 8 oder
in einem vorgeschalteten gemeinsamen Einlaßkanal anzuordnen.
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Es
ist ein teilweise geschnitten dargestelltes Steuergehäuse 19 vorgesehen,
welches im gezeigten Ausführungsbeispiel
zwei Teilgehäuse 20, 21 umfaßt. Die
beiden Einlaßkanäle 7, 8 führen durch
je ein Teilgehäuse 20, 21.
In den beiden Teilgehäusen 20, 21 ist
je ein Steuerelement 9, 10 angeordnet. Die Strömungsverhältnisse
in den beiden Einlaßkanälen 7, 8 werden
separat voneinander durch die beiden Steuerelemente 9, 10 eingestellt.
Abhängig
von den verschiedenen weiter unten näher beschriebenen Einstellpositionen
der beiden Steuerelemente 9, 10 wird das in den
Brennraum 3 einströmende
Gas verwirbelt.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Steuergehäuses 19 nach 1.
Die beiden Teilgehäuse 20, 21 sind
auf einer Grundplatte 23 spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse 22 angeordnet,
die zwischen den beiden Einlaßkanälen 7, 8 verläuft. Die
beiden Teilgehäuse 20, 21 sind
spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse 22 aufgebaut und
im übrigen
identisch zueinander. Es kann auch zweckmäßig sein, zwei gleiche Teilgehäuse 20, 21 vorzusehen,
die rotationssymmetrisch zu einer Symmetrieachse 32 angeordnet
sind, wobei die Symmetrieachse 32 achsparallel mittig zwischen
den beiden Einlaßkanälen 7, 8 verläuft.
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Die
beiden auf die Strömungsverhältnisse
in den Einlaßkanälen 7, 8 wirkenden,
in 1 dargestellten Steuerelemente 9, 10 sind
um die gleiche Schwenkachse 12 in den jeweiligen Teilgehäusen 20, 21 schwenkbar
gelagert. Es kann zweckmäßig sein, eine
Kopplung der Schwenkbewegung beider Steuerelemente 9, 10 untereinander
beispielsweise durch eine Kurvenscheibe, einen Nockentrieb oder
dgl. vorzusehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie unabhängig voneinander
betätigbar.
Zur voneinander unabhängigen
Betätigung
sind hier als Versuchsaufbau je eine Handkurbel 24 vorgesehen.
Im praktischen Betrieb ist eine elektromechanische, pneumatische
oder hydraulische Betätigung
zweckmäßig, die durch
ein geeignetes, nicht dargestelltes Steuergerät gesteuert oder geregelt wird.
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3 zeigt
eine Längsschnittdarstellung
der Anordnung nach 1 im Bereich des Zylinderkopfes 4 und
des angrenzenden Steuergehäuses 19. Das
Steuergehäuse 19 ist
direkt an den Zylinderkopf 4 angeflanscht, wobei hier der
besseren Übersichtlichkeit
halber nur das Teilgehäuse 20 mit
dem Steuerelement 9 gezeigt ist.
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Das
Steuerelement 9 kann eine verstellbare Blende, ein verstellbares
Leitblech oder dgl. sein und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Drehschieber 14 ausgeführt. Die Schwenkachse 12 liegt
mittig in einer Kanalachse 13 des Einlaßkanals 7 und verläuft quer
durch einen freien Strömungsquerschnitt 11 des
Einlaßkanals 7.
Der schwenkbare Drehschieber 14 umfaßt einen teilzylindrischen
Steuerabschnitt 15, der mit zwei seitlichen, in 1 gezeigten
Wangen 33 einteilig verbunden ist. Die gelenkige Lagerung
des Drehschiebers 14 erfolgt an den seitlichen Wangen 33.
In einer bezogen auf die Hubrichtung 18 untere Kanalwand 16 ist
eine teilzylindrische Aufnahmetasche 17 eingeformt, die
an einer teilzylindrischen Außenfläche des
Steuerabschnitts 15 strömungsdicht
anliegt. Für
die beiden in 1 gezeigten Seitenwangen 33 sind
ebenfalls strömungsdicht anliegende,
hier nicht näher
gezeigte Aufnahmetaschen in den Seitenwänden des Einlaßkanals 7 vorgesehen.
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In
der Darstellung nach 3 ist der Drehschieber 14 in
eine voll geöffnete
Stellung verschwenkt, demnach der Steuerabschnitt 15 bezogen auf
die Schließstellung 13 in
einer 90°-Stellung
liegt. Hierbei fluchtet eine innere ebene Leitfläche 25 des Steuerabschnitts 15 mit
der unteren Kanalwand 16 des Einlaßkanals 7. Auch die
Innenflächen
der Seitenwangen 33 (1) fluchten
zu den entsprechenden inneren Seitenwänden des Einlaßkanals 7.
Nicht dargestellte Achszapfen zur Verschwenkung des Drehschiebers 14 verlaufen
von den Seitenwangen 33 (1) nur nach
außen
und ragen nicht in den Einlaßkanal 7 hinein.
Der Drehschieber 14 liegt damit in der 90°-Position
nach 3 vollständig
außerhalb des
freien Strömungsquerschnittes 11 und
gibt diesen vollständig
frei. Angesaugte Verbrennungsluft strömt ungestört und unbeeinflußt entsprechend
einem Pfeil 27 im wesentlichen parallel zur Kanalachse 13.
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Aus
der in 3 gezeigten, vollständig geöffneten Position heraus kann
der Drehschieber 14 bedarfsweise nach oben in Richtung
eines Pfeiles 26 um die Schwenkachse 12 herum
verschwenkt werden. Eine teilweise geschlossene Schwenkposition ist
in 4 gezeigt, wobei sich der Steuerabschnitt 15 in
einer bezogen auf die Schließstellung
um einen Winkel von etwa 40° verschwenkten
Lage befindet. Der Steuerabschnitt 15 ist teilweise aus
seiner Aufnahmetasche 17 in Richtung des Pfeiles 26 herausgeschwenkt.
Dabei liegt immer noch ein Abschnitt seiner teilzylindrischen Außenfläche strömungsdicht an
der teilzylindrischen Innenfläche
der Aufnahmetasche 17 an. Da die Aufnahmetasche 17 bezogen
auf die Hubrichtung 18 unterhalb des Einlaßkanals 7, also
in der unteren Kanalwand 16 angeordnet ist, ist die innere
Leitfläche 25 des
Steuerabschnitts 15 bezogen auf die Hubrichtung 18 und
die Strömungsrichtung
schräg
nach oben und in Richtung des Zylinderkopfs 4 geneigt.
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Der
Steuerabschnitt 15 wirkt hier als Strömungsleitelement, welches die
anströmende
Verbrennungsluft über
die schräg
stehende innere Leitfläche 25 entsprechend
einem Pfeil 28 schräg
nach oben mit einer Richtungskomponente in der Hubrichtung 18 nach
oben umleitet. Gleichzeitig bewirkt der verschwenkte Steuerabschnitt 15 eine
Verengung des Strömungsquerschnittes
im Einlaßkanal 7,
womit der Drehschieber 14 auch als Drosselelement den Volumenstrom
verringert. Neben der Umlenkung der Strömung schräg nach oben wird auch stromab
des Drehschiebers 14 eine Verwirbelung im Einlaßkanal 7 erzeugt.
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Der
verwirbelte und entsprechend dem Pfeil 28 nach oben ausgelenkte
Volumenstrom der Ansaugluft oder – bei einer Saugrohreinspritzung – des Kraftstoff/Luft-Gemisches
verläuft
stromab des Drehschiebers 14 mit einem über den Querschnitt des Einlaßkanals 7 gemessenen
Geschwindigkeitsprofil, bei dem sich im Bereich der unteren Kanalwand 16 eine
verringerte Strömungsgeschwindigkeit
und im Bereich der gegenüberliegenden
oberen Kanalwand eine erhöhte
Strömungsgeschwindigkeit
einstellt.
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5 zeigt
noch die Anordnung nach den 3 und 4 mit
dem in der Schwenkrichtung 26 in eine 0°-Position verschwenkten Drehschieber 14. Der
Steuerabschnitt 15 liegt strömungsdicht an der oberen Kanalwand
an. Des weiteren liegt noch ein kleiner Teilabschnitt der zylindrischen Außenwand des
Steuerabschnitts 15 an der teilzylindrischen Innenwand
der Aufnahmetasche 17 an, wodurch der Strömungsquerschnitt
des Einlaßkanals 7 vollständig und
strömungsdicht
verschlossen ist. Eine Durchströmung
mit Frischgas ist vollständig
unterbunden oder zumindest stark vermindert. In den übrigen Merkmalen
und Bezugszeichen stimmt die Anordnung nach den 4 und 5 mit
der nach 3 überein. Die Anordnung des in 1 gezeigten
Teilgehäuses 21 mit
dem Steuerelement 10 ist in analoger Weise aufgebaut. Die
beiden Steuerelemente 9, 10 werden unabhängig voneinander
betätigt
und können
in gleiche oder verschiedene Positionen umgestellt werden. Gegenüber den
in den 3 bis 5 gezeigten Positionen sind
beliebige Zwischenpositionen möglich.
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Die 6, 7 und 8 zeigen
die Anordnung nach 1 mit durch Pfeile 27, 28, 30, 31, 32 dargestelltem
Strömungsverlauf.
Nach 6 ist das Steuerelement 9 entsprechend
der Darstellung in 3 vollständig geöffnet, wodurch Frischgas entsprechend
dem Pfeil 27 ungestört
durch den Einlaßkanal 7 und
das nachgeschaltete Einlaßventil 5 in den
Brennraum 3 gelangt. Der weitere Einlaßkanal 8 ist durch
das Steuerelement 10 entsprechend der Darstellung nach 5 vollständig verschlossen, demnach
durch das zugeordnete Einlaßventil 5 kein Frischgas
in den Brennraum 3 gelangt.
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Den
beiden Einlaßventilen 5 liegen
zwei angedeutete Auslaßventile 34 gegenüber. Entsprechend
der Darstellung nach den 3 bis 5 verläuft die
Kanalachse 13 in einem näherungsweise rechten Winkel
zur Hubrichtung 18. Dementsprechend weist die Frischgasströmung im
Einlaßkanal 7 eine
Richtungskomponente auf, die zum gegenüberliegenden Auslaßventil 34 weist.
Die beiden Einlaßventile 5 liegen
mit seitlichem Abstand zueinander. Dementsprechend strömt das Frischgas
des Einlaßkanals 7 entsprechend
dem Pfeil 27 mit einer tangentialen Richtungskomponente
bezogen auf die Längsachse
des Zylinders 1 in den Brennraum 3. Da der benachbarte
Einlaßkanal 8 verschlossen
ist, entsteht hier keine gegenläufige
tangentiale Einströmung.
Die tangentiale Einströmung
durch das Einlaßventil 5 des Einlaßkanals 7 bewirkt
einen als "Drall" bezeichneten Wirbel
im Brennraum 3, der durch Pfeile 30 dargestellt
ist.
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Nach 7 ist
eine weitere Betriebsart des Einlaßsystems vorgesehen, bei der
beide Steuerelemente 9, 10 entsprechend der Darstellung
in 4 teilweise geschlossen sind. In beiden Einlaßkanälen 7, 8 bildet
sich eine Strömung
entsprechend der Pfeile 28 aus, die stromab der Steuerelemente 9, 10 im Bereich
der jeweiligen Kanaloberseite konzentriert ist. Diese Konzentration
führt dazu,
daß der
jeweilige Frischgasstrom der Einlaßkanäle 7, 8 vorrangig
in denjenigen Bereich durch die zugeordneten Einlaßventile 5 in
den Brennraum 3 einströmt,
der den gegenüberliegenden
Auslaßventilen 34 zugewandt liegt.
Die beiden Frischgasströme 28 weisen
hierdurch eine ausgeprägtere
tangentiale Richtungskomponente auf. Infolge der gleichen Stellung
der beiden Steuerelemente 9, 10 sind beide Volumenströme in den
Einlaßkanälen 7, 8 gleichartig
ausgebildet. Die spiegelsymmetrische Einströmung durch die beiden Einlaßventile 5 in
den Brennraum 3 hinein verhindert das Entstehen eines "Dralls", entsprechend der
Darstellung nach 6. Die tangentiale Richtungskomponente
führt zur
Ausbildung eines Strömungsbildes im
Brennraum 3, wie er durch Pfeile 31 dargestellt
ist. Es entsteht ein als "Tumble" bezeichneter Wirbel, dessen
Wirbelachse quer zur Zylinderlängsachse liegt.
Die Ausbildung dieses Wirbels kann durch einen mehr oder weniger
ausgeprägten Öffnungsgrad beider
Steuerelemente 9, 10 beeinflußt werden, wobei in diesem
Betriebsmodus beide Steuerelemente 9, 10 um das
gleiche Maß geöffnet sind.
Für den
Volllastbetrieb kann es auch zweckmäßig sein, beide Steuerelemente 9, 10 vollständig zu öffnen.
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Das
Strömungsbild
eines weiteren Betriebsmodus ist noch in 8 gezeigt.
Hierbei ist das Steuerelement 9 im Einlaßkanal 7 entsprechend
der Darstellung nach 3 vollständig geöffnet. Gleichzeitig ist das
Steuerelement 10 im Einlaßkanal 8 entsprechend
der Darstellung nach 4 teilweise geschlossen. Der
Volumenstrom des Frischgases entsprechend dem Pfeil 27 im
Einlaßkanal 7 ist
größer als
der Volumenstrom entsprechend dem Pfeil 28 im Einlaßkanal 8.
Es bildet sich im Brennraum 3 ein "Drall" entsprechend dem Pfeil 30 aus.
Gleichzeitig bewirkt die Einströmung
des Frischgases durch den Einlaßkanal 8 mit
der tangentialen Richtungskomponente einen "Tumble" entsprechend der Pfeile 31. Insgesamt
entsteht im Brennraum 3 eine Kombination aus "Drall" und "Tumble" entsprechend der
Pfeile 30, 31.
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In
den Ausführungsbeispielen
des Verfahrens nach den 6 bis 8 werden
durch das mindestens teilweise Schließen mindestens eines der beiden
Steuerelemente 9, 10 die dort gezeigten Wirbelformen
im Brennraum 3 erzeugt. Gleichzeitig entsteht gegenüber einer
vollständigen Öffnung beider
Steuerelemente 9, 10 eine Drosselung des Gesamtvolumenstroms
beider Einlaßkanäle 7, 8 mit
einem erhöhten
Grad an Verwirbelung auch schon stromauf der Einlaßventile 5.
Die Gemischaufbereitung ist verbessert. Zumindest im Teillastbereich kann
eine erhöhte
Abgasrückführungsrate
eingesetzt werden.